تاسیسات و تجهیزات الکتریکی

مطالب مفید برای علاقمندان مهندسی برق، حفاظت، کنترل و ابزار دقیق

‍Circuit Breaker

کلید فشار قوی (دژنکتور) : CIRCUIT BREAKER (CB)

تعریف :

منظور از یک کلید قدرت,وسیله ای است که بتواند مدار الکتریکی فشار قوی را در شرایط عادی و شرایط خطا (با زمان تعریف شده ی محدود) قطع و وصل نماید و در این حالت طوری عمل کند که خود آسیب ندیده و شبکه نیز به نحوه ی مطلوبی کنترل شود.

اصلی ترین استاندارد مربوط به کلید های فشار قوی در سری استانداردهای IEC ,استاندارد IEC 56 می باشد.اصولا در کلید های فشار قوی جدا شدن کنتاکت ها به معنی قطع مدار الکتریکی (چه جریان و چه ولتاژ) نیست و وظیفه ی یک کلید فشار قوی,قطع ارتباط جریانی یک شبکه ی فشار قوی است,در مورد چگونگی جریان عبوری از کنتاکت های جدا شده  و ولتاژ  دو سر  کنتاکت ها حالات زیادی را می توان برشمرد که در حقیقت بستگی به المان های  فشار قوی ,لکن به جهت مشخص نمودن دو عامل مهم فوق در قطع یا وصل یک شبکه ی فشار قوی ,ذیلا حالات کاملا ساده ای بیان می شود.

قطع مدار اهمی تکفاز :

تا قبل از قطع مدار,ولتاژ و جریان هم فاز می باشند,در نقطه ی شروع به قطع به علت وجود جریان,قوس الکتریکی برقرار می شود و تا لحظه ی صفر جریان ادامه می یابد و در لحظه ی صفر جریان,جرقه خاموش می شود و از این لحظه به بعد ولتاژی که از صفر شروع به صعود می نماید در دوسر کنتاکت های کلید ظاهر می شود.

قطع مدار سلفی تکفاز :

تا قبل از قطع مدار یا جدا شدن کنتاکت ها,ولتاژ و جریان با 90 درجه اختلاف فاز برقرار هستند.در لحظه ی شروع به قطع به علت وجود جریان,جرقه یا قوس الکتریکی برقرار می شود و تا لحظه ی صفر جریان ادامه می یابد.در لحظه ی صفر,جریان خاموش شده و ولتاژی برابر ماکزیمم ولتاژ شبکه در دو سر کنتاکت باقی می ماند.

قطع مدار خازنی تکفاز :

تا قبل از قطع مدار,ولتاژ و جریان با 90 درجه اختلاف فاز برقرار هستند,در لحظه ی شروع به قطع به علت وجود جریان,قوس الکتریکی برقرار می شود و تا لحظه ی صفر جریان ادامه می یابد.در لحظه ی صفر جریان,قوس خاموش می شود و به علت شارژ اولیه ی خازن و ولتاژ وجود دارد و ولتاژ دو سر کنتاکت برابر تفاوت و U شبکه خواهد بود که نتیجتا بعد از یک سیکل دو برابر ولتاژ ماکزیمم می گردد.

این 3 مثال ساده شاید در عمل هرگز به چنین صورت خاصی اتفاق نیفتد,به این جهت ذکر شد که 2 موضوع مهم در قطع کلیدها عنوان شود.

نکته ی اول جریان قوس می باشد,به عبارت دیگر با جدا شدن کنتاکت ها,جریان عبوری صفر نمی شود و ما بین زمان شروع به قطع کلید یا جدا شدن کنتاکت ها و قطع مدار باید تفاوت قائل شد و البته چون جریان در کلیدهای فشار قوی معمولا در لحظه ی عبور از صفر خاموش می شود,لذا ولتاژ های ضربه در سیستم بوجود نخواهد آمد.

نکته ی دوم:با صفر شدن جریان و خاموشی قوس بسته به مقدار ولتاژ اعمال شده به کنتاکت های باز کلید و با توجه به محیط یونیزه و فوق العاده گرم مابین کنتاکت ها ,امکان شروع مجدد قوس الکتریکی وجود خواهد داشت,این ولتاژ را ولتاژ برگشتی یا باز یافتنی یا RECOVERY VOLTAGE و شروع جرقه را RESTRIKING گویند.با توجه به مطالب عنوان شده لازم است بعد از صفر شدن جریان و یا در حوالی  آن بطریقی نسبت به خنک کردن گازهای داغ قوس و خارج کردن یونهای حامل جریان عمل کرد.

مثال های ساده ی فوق همچنین نشان دهنده ی دشواری بیشتر در قطع مدارهای سلفی می باشد.زیرا بلا فاصله بعد از قطع جریان,ولتاژ بازگشتی بالایی خواهیم داشت.همچنین از مثال های فوق آشکار می شود که ولتاژ بازگشتی با وجود اینکه ممکن است دیرتر از  حالت قطع مدار سلفی در مدار خازنی بوجود آید.لکن مقدار این ولتاژ بیشتر از حالت قطع مدار سلفی می باشد.حالات مربوط به ترکیبی از مقاومت و سلف و غیره و همچنین مدارات نوسانی و قطع سه فاز را می توان در مراجع عنوان شده یافت.

ضمنا به راحتی ملاحظه می گردد که در صورت وجود مقاومت موازی با کنتاکت های یک کلید در یک مدار سلفی,ولتاژ بازگشتی در اثر قطع کنتاکت ها از صفر شروع شده و لذا ولتاژ بازگشتی شدیدی نخواهیم داشت.از این موضوع گاها استفاده شده و کلید های مجهز با مقاومت سریع یا OPENING RESISTOR بکار گرفته می شوند.

 

وصل مدار اهمی تکفاز :

همانطوریکه ملاحظه شد در و قطع مدارها,قوس الکتریکی رخ خواهد داد.در وصل کلید ها نیز همواره این حالت وجود خواهد داشت,به عبارت دیگر با نزدیک شدن کنتاکت های کلید در لحظه ای که ولتاژ دو سر کنتاکت ها از ولتاژ شکست مورد نیاز بیشتر می شود قوس الکتریکی بروز می نماید.در یک کدار اهمی در لحظه ی برقراری قوس لکتریکی دقیقا جریانی که همفاز ولتاژ می باشد از کنتاکت های کلید عبور خواهد نمود.

وصل مدار سلفی تکفاز :

در لحظه ی وصل کلید و برقراری قوس الکتریکی به علت عدم امکان جهش جریان الزاما می بایست جریان از دو  بخش سینوسی و ثابت تشکیل شده باشد که در صورت عدم وجود مقاومت اهمی بخش ثابت میرا نمی شود و با وجود مقاومت ,بصورت نمایی میرا می شود,مقدار جریان در صورت در نظر گرفتن مدار سلفی کامل عبارت است از:

ماکزیمم این مقدار عبارت است از:

اگر U/L را مقدار موثر جریان اتصال کوتاه فرض کنیم (زیرا حالت سلفی کامل بدون وجود مقاومت اهمی ,حالت اتصال کوتاه شبکه را متصور می کند),می توان گفت ماکزیمم مقدار جریان ضربه ای که می تواند در حین وصل کلید رخ دهد 41/1 الی 82/2 برابر  مقدار موثر جریان متناوب اتصال کوتاه است.

البته در عمل این مقدار 5/2 یا2 8/1 در نظر گرفته می شود که همان جریان دینامیک می باشد.

وصل مدار خازنی تکفاز :

در این حالت اگر خازن بی بار باشد تنها در صورتیکه در  لحظه ی عبور از ولتاژ صفر کلید بسته  شود جریان رفتار عادی خود را خواهد داشت لکن در باقی موارد به علت اینکه می بایست در لحظه ی وصل کنتاکت ها جهش ولتاژی در مدار خازنی داشته باشیم,حتما جریان های ضربه ای ایجاد می شود.با وجود اینکه در عمل به علت وجود سلف ها و مقاومت های اهمی مدار ,جریان ضربه تا حدی محدود می گردد و جریان جهشی یا ضربه به صورت نمایی میرا خواهد شد ولی با این وجود وصل مدارهای خازنی مشکلات عمده ای را برای کلید در بر دارد.

  
نویسنده : مهندس شهامتی ; ساعت ۱:۱٢ ‎ب.ظ روز شنبه ۱٦ بهمن ۱۳۸٩
تگ ها :